Ежова А.В. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

111

скольку эти минералы легко истираются при механическом переносе и

быстро разрушаются при выветривании в условиях гумидного климата.

Развитие дистена, ставролита, силлиманита, гранатов, андалузита при

значительном содержании в легкой фракции кварца с волнистым и моза-

ичным погасанием указывает на размыв метаморфических комплексов.

Общая бедность минералами тяжелой фракции, наличие кремней, квар-

цитов говорит

о развитии в области сноса осадочных пород.

Цемент осадочных пород может дать указание на условия осадкооб-

разования, если он формировался в седиментогенезе или раннюю диагене-

тическую стадию. Обильный известковый цемент с остатками раковин

указывает на теплый или жаркий климат. О засушливых условиях свиде-

тельствует базальный гипсовый цемент. Присутствие в цементе

гематита в

порах или в виде «рубашек» вокруг обломочных зерен говорит о теплом

(или жарком) и засушливом климате. Глауконитовый цемент так же, как и

фосфатный, свидетельствует о морских условиях осадконакопления.

Обильный глинистый цемент говорит о таких условиях накопле-

ния, при которых глинистый материал не отделялся от более крупных

частиц. Это

может иметь место в коллювии, пролювии, моренах, в от-

ложениях суспензионных (мутьевых) течений. Каолинитовый цемент в

сочетании с кварцевым составом обломочных зерен указывает на то, что

размыву подвергались продукты коры выветривания. Туфогенный це-

мент свидетельствует об одновременной осадконакоплению вулканиче-

ской деятельности. При этом нужно иметь в виду, что вулканический

пепел может

переноситься по воздуху очень далеко – на сотни километ-

ров от центров извержений. Иногда продукты вулканической деятель-

ности превращаются в осадке в цеолиты и дают цеолитовый цемент [7].

3.2.2. Генетическое значение текстуры пород

Текстура – взаимное расположение компонентов породы (см. раз-

дел 2.2). Как известно, на самых ранних стадиях седиментогенеза фор-

мируется слоистость, которая

обусловлена изменениями скорости при-

донных вод, количеством поступающего обломочного материала,

физико-химическими свойствами осадочного вещества и т.п. Слои-

стость дает представление о силе, направленности, постоянстве или из-

менчивости движения водной среды.

По морфологическим признакам различают горизонтальную, ко-

сую и волнистую слоистость.

Различные формы горизонтальной слоистости образуются в спо-

койных

условиях в придонном слое. Возникает она вследствие перио-

дических изменений условий осадконакопления: поступления материа-

112

ла разного размера, вещественного состава и окраски, чередования пе-

риодов обильного приноса материала и времени, когда обломочный ма-

териал не поступал. При наличии небольшого волнения, которое лишь в

сравнительно небольшой мере взмучивает и перерабатывает осадок,

возникают пологоволнистые и линзовидные текстуры. Горизонтальная

слоистость широко развита в озерных и морских осадках.

Разновидностью горизонтальной

слоистости является градацион-

ная, которая определяется чередованием слоев обломочного материала,

при этом наблюдается уменьшение размера зерен снизу вверх в преде-

лах слоя. Градационная слоистость образуется при периодической дея-

тельности временных и мутьевых потоков, она может иметь масштаб от

сантиметров или менее до нескольких метров.

При однонаправленном движении (течение в реке,

море) образу-

ется косая слоистость, разнообразные формы которой по величине се-

рий, характеру серийных швов, направленности слойков в сериях и по

характеру слойка, определяют особые условия осадкообразования.

Волнистая и косоволнистая слоистость характеризует волнения,

т.е. беспорядочные движения воды. Эти виды слоистости образуются на

морском мелководье, в заливах и лагунах, озерах, на

поймах, береговых

валах рек, в дельтовых осадках.

Как видно из перечисленного, один и тот же морфологический

тип слоистости может иметь различное происхождение. Поэтому при

фациальном анализе наибольшую ценность имеют сложные типы слои-

стости, представляющие собой сочетание нескольких простых форм, в

комплексе со структурными и др. признаками. В связи с этим

Н.В. Лог-

виненко [8] выделяет несколько генетических типов.

Временных потоков – чередование серий косых и горизонтальных

слоев (рис. 68, а). Косые серии имеют наклон в одну сторону, углы на-

клона крутые. Они состоят из грубого материала (крупный песок, гравий,

галька), наиболее крупный материал располагается в основании слоев,

более тонкий – в вершине. Горизонтальные серии

состоят из мелкого ма-

териала и содержат прослои и линзы алевролита, глины и угля. Мощ-

ность серий – несколько метров, слоев – сантиметры. Слоистость образу-

ется в результате деятельности временных потоков в предгорьях и в

местностях с расчлененным рельефом и континентальным климатом.

Русловая – серии однонаправленных косых слойков, располагаю-

щихся этажно друг над

другом. Наклон слойков в одну сторону, углы

наклона разные, в основном – средние (около 30

). Между отдельными

сериями наклонных слойков могут быть следы размыва или горизон-

тальная слоистость. В пределах косых серий грубый материал концен-

трируется в основании слоев (песок, гравий, галька). Мощность серий –

метры, слоев – сантиметры. Русловая слоистость образуется при пере-

мещении песчаных валов по дну реки.

113

Рис. 68. Генетические типы текстур:

а, б, е − юра Южно-Якутского бассейна [52]; в, д, ж − средний карбон Донецкого

бассейна [53]; г − четвертичные отложения бассейна р. Оби; з, и − юра юго-востока

Западной Сибири, авторская коллекция

Типы слоистости

а) чередование серий

косых и

горизонтальных слоев

(временных потоков)

б) серии

однонаправленных

косых слойков

(русловая)

в) чередование серий косых

изогнутых алевритовых и

пологонаклонных глинистых

слойков (пойменная)

г) горизонтальная

(озерная)

д) чередование косых

серий слоев с углами

наклона в разные

стороны

(прибрежно-морская)

е) пологонаклонное

чередование слоев с

уменьшением размеров зерен от

подошвы слойков к кровле

(турбидитная − мутьевых

потоков)

Текстуры

ж) массивная

(однородная)

з) комковатая

и) оползневая

114

Пойменная – чередование серий алевритовых слойков полого-

волнистых или косых изогнутых и глинистых – пологонаклонных или

горизонтальных (рис. 68, в). Размеры серий – сантиметры, слоев – мил-

лиметры. Подобная слоистость наблюдается в мелко-песчаных, алеври-

товых и глинистых осадках дельтовых проток и пойменных участков

равнинных рек.

Озерная – характеризуется прямолинейностью и горизонтально-

стью слоев и контактов между

ними (рис. 68, г). Размеры слоистости

самые различные: от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Возникает этот тип слоистости обычно при сезонных колебаниях по-

ступления обломочного материала в водоемах гумидного климата и

водно-ледниковых озерах, а также при изменении минерализации вод в

озерах и лагунах аридного климата.

Прибрежно-морская – чередование косых серий

слоев с различными

углами наклона в разные стороны (рис. 68, д). Углы наклона пологие и

средние, слои сложены мелким и средним песком. Образование слоистости

связано с деятельностью морских течений в прибрежной области моря.

Турбидитная (мутьевых потоков) – горизонтальное или очень

пологонаклонное чередование слоев обломочного материала (рис. 68, е).

В каждом слое наблюдается постепенное

уменьшение размера частиц от

подошвы к кровле: от песка, гравия, гальки в подошве слоя до алевро-

лита и глины в кровле. В основании слоев наблюдается резкий контакт с

подстилающими отложениями, такая же картина наблюдается и на по-

верхности слоя, благодаря отложению новой порции осадка из после-

дующего мутьевого потока. Слои имеют

большое площадное распро-

странение и мощность от нескольких миллиметров до метров.

Неслоистые текстуры (отсутствие слоистости) также характеризуют

определенные условия осадкообразования. Например, наличие массивной

текстуры (рис. 68, ж) песчаников говорит об однородных условиях, неме-

няющейся динамике среды. Комковатая текстура в глинистых породах

(рис. 68, з) объясняется проникновением в осадок многочисленных корней

растений и

интенсивной переработкой первичного субстрата.

Деформационные текстуры образуются одновременно с осадкона-

коплением или непосредственно после него в результате гравитационного

перемещения материала на палеосклонах. Для вязких, пропитанных водой

глинистых осадков достаточно небольших наклонов дна, чтобы возникло

оползание. Эти явления происходят на дне морей и озер. В результате пе-

ремещения материала осадочные текстуры

оказываются деформированны-

ми, слоистость нарушена или уничтожена (рис. 68, и). Нарушения слоисто-

сти могут оказаться также следами деятельности донных животных.

115

3.2.3. Генетическое значение структуры пород

Структура осадочной породы определяется морфологией слагаю-

щих ее компонентов (размерами, формой), ориентировкой, степенью

отсортированности и окраской (см. раздел 2.3).

Гранулометрический состав, характер окатанности, сортировки и

изменения крупности зерен зависят от динамики среды отложения. Чем

она активнее, тем более крупные обломки переносятся и откладываются.

Основными гранулометрическими параметрами являются

: со-

держание песчаной фракции Пфр, алевритовой – Афр, глинистой – Гфр;

медианный диаметр зерен Md, коэффициент отсортированности обло-

мочного материала – So. Увеличение в осадке песчаной фракции, меди-

анного диаметра зерен и уменьшение глинистой фракции свидетельст-

вует о повышении динамики среды седиментации, т.е. увеличении

скоростей водных потоков, в то время как противоположные характери-

стики

указывают на уменьшение энергетических уровней среды. По-

этому осадки и образованные из них породы вблизи берегов более гру-

бозернистые, чем в центральных частях водоема. Грубозернистый

состав отмечается также в полосе течений и в зоне более активного вол-

нения на отдельных поднятиях в рельефе дна.

По структуре обломочной части можно косвенно судить

о релье-

фе областей питания. Чем он выше, тем более грубозернистый материал

образуется и тем его больше. Вообще, наличие грубообломочных пород

говорит о резкой расчлененности рельефа, а размер галек и валунов по-

зволяет в ряде случаев оценить высоту разрушающихся гор.

Степень окатанности зерен прямо зависит от длительности пере-

носа, чем

дальше зерна транспортируются, тем лучше их окатанность. Од-

нако как считает Г.Ф. Крашенинников [7], на эту простую зависимость на-

кладывается ряд осложняющих обстоятельств: имеют значение

механические свойства зерен (их твердость, спайность, степень предвари-

тельного химического выветривания), а также скорость потоков, осущест-

вляющих перенос (бурная река и сильный ветер на большее расстояние

перенесут относительно слабо обработанный материал). На форму оказы-

вает влияние также и длительность обработки. На морском пляже, напри-

мер, волны могут долго обрабатывать обломки, не относя их далеко от ма-

теринских пород. Так образуются хорошо окатанные галечники: они

располагаются обычно рядом с горами, послужившими источником сноса.

Имеет значение и форма

переноса. Материал, перекатываемый по дну, об-

рабатывается лучше, чем переносимый во взвешенном состоянии.

116

Отсортированность отложений зависит от средств переноса и

отложения (воздушный или водный) и характера ее движения. Эоловые

образования отличаются обычно высокой степенью отсортированности.

Осадки, отложенные при колебательных движениях водной среды, в

связи с неоднократным взмучиванием и переотложением, характеризу-

ются значительно лучшей отсортированностью по сравнению с осадка-

ми, отложенными при поступательном движении воды

Однако только на основании структурных признаков нельзя одно-

значно решить вопрос о генезисе отложений. В общем случае на струк-

турные признаки обломочного материала влияют: средства переноса (лед,

вода, ветер); дальность переноса; скорость потока; нагруженность его об-

ломочным материалом; размер и форма обломков, поступающих в пути

переноса; механические свойства переносимого материала;

скорость поте-

ри транспортирующей средой живой силы; длительность переработки

осадка до его окончательного захоронения; форма переноса (во взвеси или

волочением); степень разнозернистости исходного материала.

Таким образом, структурные признаки с той или иной степенью

достоверности определяют только динамику среды осаждения. Эта ди-

намика может быть одинакова в разных фациях (пляжи моря и

крупного

пресноводного озера); в разных фациях могут быть одинаковые формы

движения воды (реки и морские течения); в пределах одной группы фа-

ции или даже одной фации могут быть движения разного типа или раз-

ной интенсивности (в русловых фациях характер движения воды и его

интенсивность различны в стрежневой зоне и у

берегов). В связи с этим

структурные особенности отложений самостоятельно обычно не рас-

сматриваются, но в комплексе с другими данными играют большую

роль в фациальном анализе.

Определенное генетическое значение имеет цвет осадочных по-

род. Белый цвет в цементе обломочных пород (рис. 69, а) указывает на

интенсивность химического выветривания в условиях жаркого климата.

Окраска

осадочной породы может быть вызвана присутствием в ней

тонкорассеянного пигментирующего вещества или скоплением большого

количества зерен интенсивно окрашенных минералов. Возможно сочета-

ние двух этих факторов. Черный цвет зависит от присутствия органиче-

ского вещества как битуминозного, так и углистого. Наличие последнего

указывает на влажный климат, обилие растительности. Зеленый цвет об-

ломочных

пород обусловлен скоплениями зерен глауконита и хлорита

(рис. 69, б), что указывает на морской генезис этих отложений.

117

а) брекчия выветрелая с

белым каолинитовым

цементом

б) глина зеленая

гидрослюдисто-хлоритовая

в) лимонит бурый

г) боксит

д) глина зеленовато-серая с

растительными остатками

болотного генезиса

е) глина зеленовато-

серая с пятнами бурого

сидерита болотного

генезиса

ж) глина зеленовато-

серая с пятнами темно-

вишневого железистого

вещества

з) мелкогалечный

конгломерат

и) яшма

Рис. 69. Генетическое значение окраски пород:

а, б, г−з − юго-восток Западной Сибири, авторская коллекция; в − интернет, сайт

http://www.science.siu.edu/geology/.html; и − по А.Е. Ферсману, 1954 [92]

118

Бурый цвет (рис. 69, в) обусловлен присутствием гидрооксидов

железа, образующихся в прибрежно-морских или озерных пресноводных

отложениях. В красноцветных толщах окраска обусловлена присутстви-

ем гематита (рис. 69, г), указывающего на жаркий засушливый климат.

Бледно-зеленые (блеклые) тона (рис. 69, д) придают породе закисные со-

единения железа, характерные для болотных условий. Наличие пятен бу-

рого

сидерита в бледно-зеленой глине в ассоциации с тонкой обугленной

флорой (рис. 69, е) указывает на слабо восстановительную обстановку

осадконакопления, характерную для центральных частей болота, с по-

следующим окислением сидерита. Сочетание зеленовато-серой глины и

темно-вишневого железистого вещества (рис. 69, ж) свидетельствует о

поступлении в бассейн седиментации большого количества коллоидов

железа,

которые осаждались совместно с глинистыми частицами в мел-

ководных водоемах в условиях жаркого климата.

Пестрая окраска крупнообломочных пород и хорошая окатан-

ность галек (рис. 69, з) указывают на полимиктовый состав и, следова-

тельно, поступление материала из разных источников сноса, располо-

женных на значительных расстояниях от места осаждения.

Как известно, существенную роль в

окраске кремнистых хемобио-

генных пород, к которым относятся яшмы, играла подводная вулкани-

ческая деятельность. Благодаря примесям окисных и закисных соедине-

ний железа, яшмы имеют красную, коричневую окраску в первом случае

и тускло-зеленую во втором (рис. 69, и).

3.3. Биофациальный анализ

3.3.1. Сохранность остатков организмов

и следов их жизнедеятельности

Изучение состава

и условий захоронения остатков фауны и флоры

является основой биофациального анализа. Организмы, изменяя осадок,

сами испытывают влияние среды, в которой они обитают. Особенности

этой среды отражаются на их образе жизни, форме и величине, на их

положении в осадке и т.д.

Изучение древнего органического мира по сохранившимся остат-

кам или

следам жизнедеятельности животных и растений посвящена

наука «Палеонтология», а отношение древних организмов к окружаю-

щей органической и неорганической среде изучает ее отрасль – палео-

экология. В своей книге «Краткий курс палеонтологии» Л.Ш. Давита-

119

швили [25] следующим образом описывает условия сохранения или, на-

оборот, изменения органических остатков.

Обычно органические остатки претерпевают значительные измене-

ния после их погребения в осадке. Прежде всего, остатки подвергаются

разложению. При этом целиком разрушаются организмы, лишенные твер-

дых скелетных образований. Элементы скелета, содержащие в своем со-

ставе органические и минеральные вещества, могут

сохраняться в ископае-

мом состоянии. Эти остатки организмов также подвергаются некоторым

процессам, изменяющим их состав и строение. Наиболее обычный процесс,

который претерпевают остатки животных – процесс окаменения, при кото-

ром различные минеральные вещества, содержащиеся в воде в растворен-

ном виде (карбонаты, кремнезем, коллоиды железа), проникают во все пус-

тоты и заполняют

их или замещают собою вещества, первоначально

содержавшиеся в органических остатках. Так, известковые раковины могут

быть замещены кремнеземом, а кремневые спикулы губок – кальцитом.

Процессу окаменения, кроме остатков животных, могут подвергаться и ос-

татки растений (стволы деревьев). Очень часто стволы и другие части рас-

тений превращаются в уголь, листья же могут превращаться в

тонкие угли-

стые пленки, в которых очень часто сохраняются тончайшие жилки.

В ископаемом состоянии сохраняются не только твердые части

организмов, но и различные отпечатки и слепки раковин. Если раковина

после погребения растворилась, то на ее месте может образоваться по-

лость, стенки которой передают форму этой раковины и представляет

собой отпечаток

ее наружной поверхности.

При заполнении внутренней полости раковины каким-либо мине-

ральным веществом, например, илом, может получиться слепок внут-

ренней полости. Если затем известковая раковина была уничтожена

вследствие растворения, то остается лишь слепок, который называется

внутренним ядром. Если минеральное вещество осадков заполняет всю

полость, образовавшуюся после растворения раковины, то полученный

слепок

воспроизводит наружную поверхность раковины и поэтому на-

зывается внешним или наружным ядром.

В ископаемом состоянии сохряняются также следы жизнедея-

тельности организмов – ихнофоссилии, создающие биогенные текстуры

(см. раздел 2.2.1).

Биогенные текстуры отмечают определенную сторону жизнедея-

тельности организма, например, условия обитания или характер питания,

но особая их ценность для биофациального анализа в том

, что они реги-

стрируют осадочную обстановку, в которой обитали живые организмы.

Ассоциации таких ихнофоссилий являются хорошим показателем глуби-

ны бассейна, токсичности придонных вод, близости береговой линии.

120

Организмы могут нарушить первичную осадочную текстуру, в ча-

стности, изменить ранее возникшую слоистость или полностью ее унич-

тожить. Чаще всего это связано с работой илоедов и зарывающихся в ил

животных. Эти текстуры особенно характерны для морских и связанных

с ними отложений заливов и лагун.

Интенсивное воздействие роющих организмов, нарушающих пер-

вичную

текстуру, носит название биотурбации, а породы, образующиеся в

результате процесса, называются биотурбатами. Следы жизнедеятельно-

сти организмов, создающих биотурбационную текстуру, дают информа-

цию об относительной скорости седиментации. При уменьшении скорости

осадконакопления обнажающиеся поверхности раздела слоев подвергают-

ся интенсивному воздействию роющих организмов. Так, быстро накапли-

вающиеся литоральные осадки содержат редкие следы ходов,

по сравне-

нию с соседними, сильно биотурбированными осадками приливно-

отливной отмели, которые отлагались намного медленнее [32].

К следам жизнедеятельности относятся минеральные образова-

ния, которые формируются растениями. Ризоконкреции представляют

собой известковые, гипсово-известковые конкреции, образующиеся во-

круг корней или (реже) стебельков растений путем их обрастания. Фор-

ма ризоконкреций (трубчатая, субцилиндрическая, субконическая) не

совпадает с формой растительных остатков и связана со специфически-

ми корневыми системами растений аридных областей [59].

Псевдоморфозы по корням и стеблям растений представляют со-

бой продукты замещения растительных остатков сидеритом или пири-

том и характерны для болотных отложений.

Таким образом, к категории органических остатков могут быть

отнесены следующие образования: сохранившиеся в ископаемом со-

стоянии собственно остатки (твердые части организмов); прямые следы

бывшего существования этих остатков (внутренние и внешние ядра, от-

печатки); следы жизнедеятельности (биотурбации, следы ползания, за-

рывания); минеральные новообразования, связанные с

жизнедеятельно-

стью организмов (ризоконкреции, псевдоморфозы).

Для фациального анализа имеет значение количество и расположение

органических остатков относительно друг друга и по отношению к струк-

турно-текстурным элементам вмещающих их отложений. К сожалению,

геологам-нефтяникам приходится иметь дело с ограниченным объемом по-

роды, определяемым отбором керна, но и в этом случае необходимо отме

чать количество остатков на единицу площади образца. Взаиморасположе-

ние органических остатков может быть беспорядочным, субпараллельным,

с различной степенью проявления сортировки по размеру и форме.